پایتون چیست؟ آشنایی با زبان برنامه نویسی python

زبان‌ های برنامه‌ نویسی بسیار متفاوتی وجود دارد و کدنویسان درباره برتری هر کدام از آن‌ ها نسبت به دیگری، اختلاف نظر دارند. معرفی و انتخاب یک زبان برنامه‌ نویسی به عنوان بهترین، کار سختی است و نمی‌توان در این مورد اظهار نظر کرد. اما در این مطلب، قصد معرفی یکی از کاربردی‌ ترین و ساده‌ ترین زبان‌ های برنامه‌ نویسی در دنیا به نام پایتون (python) را داریم. پس مطلب خود را با بررسی تاریخچه پیدایش زبان برنامه‌ نویسی پایتون شروع کرده و در ادامه راجع به مزیت و معایب آن توضیح خواهیم داد. اینکه پایتون چیست؟ و چه مزایایی نسبت به دیگر زبان‌ های برنامه‌ نویسی دارد، از موضوعات مورد بحث در این مطلب هستند.

تاریخچه پیدایش زبان برنامه‌ نویسی پایتون

زبان پایتون در اصل، ادامه روند پروژه شکست خورده زبان abc بود. مؤسسه تحقیقاتی علوم و ریاضیات در آمستردام هلند (cwi)، سعی در طراحی یک زبان جدید به نام abc را داشت. زبانی که نسبت به سایر زبان‌ ها ساده و کاربردی‌ تر باشد.

در اواخر دهه هشتاد بود که تیم طراحی این موسسه به سراغ خیدو ون راسوم (Guido van Rossum) رفتند تا در طراحی چنین زبانی به آن‌ها کمک کند. اما تلاش‌ های مستمر خیدو و تیم طراحی این مؤسسه نتیجه نداد و پروژه طراحی زبان abc شکست خورد.

اما خیدو تنها عضوی از این گروه بود که مایوس نشد و دست از تلاش برنداشت. او سعی کرد با شناسایی ایراد‌های پیش آمده در طراحی زبان abc، آن‌ها را رفع کند. این تلاش مستمر نزدیک به ۷ تا ۸ سال طول کشید و در نهایت خیدو موفق شد تا زبان ساده و کاربردی خود را در سال ۱۹۹۱ اجرا کند.

زبان طراحی شده خیدو از دل پروژه ناقص abc به وجود آمده بود و نام مشخصی نداشت. به همین دلیل او تصمیم گرفت تا با الهام گرفتن از نام برنامه تلویزیونی مورد علاقه خود با نام Monty Python’s Flying Circus، آن را پایتون بنامد. زبانی کاربردی و جذاب که در مدت زمانی کوتاه، توانست نظر برنامه‌ نویسان را به خود جلب کند. در بخش بعدی توضیح خواهیم داد که پایتون چیست و دقیقاً چه کاری را انجام می‌دهد.

زبان پایتون چیست؟ (معرفی Python به شکل کپسولی)

پایتون یک زبان برنامه‌ نویسی چند منظوره، سطح بالا و شی گرا است. این زبان کاربرد‌های متفاوتی دارد و می‌توان برای طراحی سایت و یا نرم‌افزار از آن استفاده کرد؛ ویژگی خاصی که دیگر زبان‌های برنامه‌ نویسی مانند CSS و JavaScript ندارند.

اما این تنها یکی از ویژگی‌ های مثبت زبان برنامه‌ نویسی پایتون است. چون برای درک صحیح پایتون و آشنایی با قابلیت‌های آن، باید به عمق این زبان برنامه‌ نویسی سفر کرد و ویژگی‌ هایش را شناخت.

مطلب مرتبط: هاست پایتون چیست؟

ویژگی‌ های جذاب زبان پایتون چیست؟

علت محبوب بودن زبان پایتون در بین کدنویسان، ویژگی‌ هایی است که در ادامه معرفی می‌کنیم:

۱ – خوانش و کدنویسی ساده Python

زبان‌ های برنامه‌ نویسی قبل از پایتون، پیچیدگی خاصی داشتند و هر کسی قادر به درک آن نبود. همین موضوع باعث می‌شد تا افراد در درک کد‌های مربوط به این زبان‌ها و استفاده از آن‌ها برای پروژه‌ های بزرگ، دچار مشکل شوند. اما زبان پایتون به انگلیسی نزدیک است و این موضوع باعث راحتی در خواندن و کدنویسی می‌شود.

پس کدنویسان به راحتی می‌توانند کد‌های نوشته شده توسط فردی دیگر را درک کرده و آن را متناسب با نیاز خود، تغییر و یا توسعه دهند. موضوعی که اهمیت آن بیشتر در پروژه‌های بزرگ به چشم می‌آید.

چون حجم اطلاعات و داده‌ها در پروژه‌های بزرگ زیاد است و هر کدام از برنامه‌ نویسان مشغله‌های مربوط به خود را دارند. سادگی استفاده از زبان پایتون، در چنین شرایطی به افراد کمک می‌کند تا کد‌های نوشته شده توسط دیگر اعضای تیم را درک کرده و از آن استفاده کنند.

همین ویژگی جذاب باعث محبوبیت کد‌های پایتون در بین برنامه‌ نویسان شده و آن‌ ها سعی می‌کنند تا از این زبان ساده برای توسعه‌ ی نرم‌افزار و وب خود استفاده کنند.

۲ – پایتون یک زبان با شی گرایی سطح بالا

یکی از ویژگی‌ های مهم برای زبان‌ های برنامه‌ نویسی، شی گرایی است. پایتون این ویژگی را در سطح بالا دارد و از زبان رایج انگلیسی برای نوشتن کد‌های خود استفاده می‌کند.

اما شاید برای شما سؤال باشد که منظور از شی گرایی یک زبان برنامه‌ نویسی چیست؟ فرض کنید که شما قصد ساختن یک خانه با پنجره قدی و در سبز رنگ را دارید. به چنین ویژگی‌ هایی در برنامه‌ نویسی، شی می‌گویند.

دلیل مهم بودن شی گرایی زبان هم به خاطر این است که خیلی راحت می‌توان به یک خانه (مثلاً خانه‌ی پلاک ۱۷۳) اشاره کرد و لازم به کدنویسی نباشد. پس سیستم منظور شما را درک کرده و لازم به نوشتن کد‌های اضافی نیست.

اما اگر شی گرایی نباشد، باید در ابتدای هر خط کدنویسی بگویید که خانه مد نظر شما دری سبز رنگ با پنجره قدی دارد. مفهومی که بیان آن با استفاده از کد‌های برنامه‌ نویسی و بدون شی گرایی، سخت و عذاب‌ آور است. به همین دلیل است که کار کردن با پایتون راحت بوده و به توسعه نرم‌افزار و سایت‌ها کمک می‌کند.

۳ – تفسیر پذیر بودن زبان پایتون

در بخش‌ های قبلی گفتیم که پایتون یک زبان با سطح بالا است. همین سطح بالا بودن زبان باعث می‌شود تا مهندسین کامپیوتر کد‌های آن را به راحتی درک کنند.

اما درک این کد‌ها برای سیستم‌ ها و نرم‌افزار‌ های مختلف سخت است. به همین دلیل، پایتون از مترجم‌ هایی استفاده می‌کند تا کد‌های سطح بالا را به زبانی میانی و قابل درک برای نرم‌افزار و سیستم‌ها تبدیل کند.

چیزی شبیه به مترجم مربی‌ های ورزشی که با ترجمه سخنان آن‌ها، موضوع را برای مخاطبان قابل درک می‌کنند. پس این مفسر‌ها کمک حالی برای سیستم‌ ها هستند و باعث خوشحالی آن‌ ها می‌شوند. از طرفی دیگر هم به مهندسین کامپیوتر کمک می‌کند تا کد‌های خود را به یک برنامه کاربردی تبدیل کنند.

۴ – خاصیت open source بودن زبان پایتون

یکی دیگر از قابلیت‌ های جذابی که یک زبان برنامه‌ نویسی می‌تواند داشته باشد، منبع باز بودن (یا همان open source) است. منبع باز بودن یک زبان بدین معنی است که فردی دیگر بتواند کد‌های نوشته شده توسط برنامه‌ نویسی دیگر را قرض گرفته و آن‌ها را متناسب با نیاز خود تغییر دهد.

اگر مثال شاید فردی به یک خانه با در سبز رنگ و پنجره‌ های آبی نیاز داشته باشد. پس می‌تواند کد‌های مربوط به مثال قبلی را قرض گرفته و تنها کد‌های مربوط به پنجره قدی را تغییر دهد.

چنین فردی راحت وارد سیستم می‌شود و با بهره گیری از کد‌های از قبل نوشته شده، به پروژه خود سرعت می‌بخشد. پس لازم نیست که همیشه از اول شروع کرد و می‌توان از پروژه‌ های قبلی و هم راستا با هدف خود کمک گرفت.

۵ – پایتون، زبانی مرتب و بدون garbage

آخرین ویژگی مثبتی که در خصوص زبان پایتون وجود دارد، garbage collection است. این اصطلاح مربوط به شرایطی است که شما یکی کد را نوشته ولی از آن استفاده نمی‌کنید.

چون پایتون حساسیت خاصی نسبت به نظافت دور و اطرافش دارد. پس اگر کد غیرقابل استفاده‌ ای پیدا کند، آن را برداشته و از حافظه پاک می‌کند. این کار باعث افزایش سرعت کار سیستم و کاهش فضای اشغال شده می‌شود.

معایب و مزایای زبان برنامه‌ نویسی پایتون

در بخش قبلی درباره ۵ ویژگی مهم و ارزشمند زبان پایتون توضیح دادیم. حال نوبت به معرفی مزایا و معایب این زبان برنامه‌ نویسی می‌رسد. چون شناسایی نقاط سیاه و سفید کارنامه کاری هر زبانی، به شما کمک خواهد کرد تا بفهمید زبان برنامه‌ نویسی پایتون به درد شما می‌خورد یا نه؟

مزایای زبان پایتون

۱- توسعه‌ پذیر بودن

ورژن‌ های مختلفی از زبان پایتون وجود دارد. این نسخه‌ های مختلف به شما این امکان را می‌دهند تا به سرزمین دیگر زبان‌ های برنامه‌ نویسی سفر کنید. مثلاً نسخه آیرون پایتون، به شما اجازه کار با سی شارپ و دات نت را می‌دهد.

یا با بهره‌گیری از جی پایتون، امکان اجرا کد‌ های این زبان در جاوا را خواهید داشت. و بالاخره برای تلفیق پایتون با روبی، باید از ورژن روبی پایتون استفاده کرد.

۲- یادگیری آسان

استفاده پایتون از زبان انگلیسی رایج و امروزی، باعث شده تا یادگیری آن برای افراد راحت باشد. چون یک برنامه‌ نویس تازه کار به جای درک و آشنایی با مفاهیمی تازه، می‌ تواند از زبان رایج انگلیسی برای نوشتن کد‌های برنامه استفاده کند.

۳- بهره‌گیری از پروتایپ‌ های عالی

بعضی از زبان‌ های برنامه‌ نویسی، الگو‌های اولیه یا همان prototype دارند. وجود چنین الگو‌هایی در زبان برنامه‌ نویسی پایتون، باعث ساده شدن فرآیند یادگیری و استفاده از کد‌های آن می‌شود.

یعنی به جای نگارش کد‌های تکراری، امکان استفاده از الگو‌های موجود وجود دارد و این کار در نهایت باعث کاهش هزینه‌ های مالی و زمانی برنامه‌ نویسی شما می‌شود.

۴- زبانی رو به جلو

پایتون زبانی بود که از دل پروژه شکست خورده زبان abc به وجود آمد. در واقع دلیل شکست خوردن پروژه زبان abc، تنبلی تیم طراحی و نا امید شدن آن‌ها بود. اما پایتون از نقاط ضعف این پروژه درس عبرت گرفت و توانست به سرعت پیشرفت کند. این پیشرفت مقطعی نبوده و به طور مستمر و رو به جلو ادامه دارد.

پس python همواره سعی می‌کند تا با توسعه خود، با سیستم‌ های کاری جدید هماهنگ‌تر شود. پس برنامه‌ نویسانی که به این کد‌ها تسلط دارند، فرصت‌ های شغلی بیشتری خواهند داشت. روز به روز هم بر تعداد کتابخانه‌ها و کد‌های نوشته شده به زبان پایتون، افزوده می‌شود.

وجود کتابخانه‌ های متعدد در پایتون، باعث می‌شود تا افراد زیادی از آن برای طراحی بازی و یا سایت استفاده کنند. این کتابخانه‌ ها بسیار متنوع بوده و برای نیاز‌های مختلفی طراحی شده‌اند؛ تا جوابگوی هر نوع درخواستی باشند.

۵- وجود اجتماع قوی از کاربران

ویژگی‌ های مثبت پایتون مانند متن باز بودن، باعث شده تا کاربران این زبان روز به روز بیشتر شود. چون هر کاربری می‌تواند به صورت رایگان زبان پایتون را دانلود و از آن استفاده کند.

پس کاربران زیادی وجود دارد که با یکدیگر تبادل نظر کرده و تجربیات خود را با دیگران به اشتراک می‌گذارند. این تبادل نظرات باعث تشکیل اجتماعی قوی برای پایتون می‌شود. پس هر زمان که با مشکلی مواجه شوید، افرادی هستند که به سوالات پاسخ داده و راهنمای شما باشند.

۶- وجود فریم ورک‌ های متعدد

فریم ورک در زبان‌ های برنامه‌ نویسی، حکم جعبه‌های ابزار را دارند. در محیط این فریم ورک‌ها امکان اجرای تستی کد‌های برنامه وجود دارد. حتی ابزار‌های اختصاصی موجود در هر فریم ورک، به بهبود و ارتقا کد‌های برنامه‌ نویسی شما کمک می‌کند. موارد زیر جزو مهمترین و کاربردی‌ترین فریم ورک‌ های موجود در پایتون هستند:

فریم ورک های پایتون

فلسک (Flask):

فلسک یکی از محبوب‌ ترین فریم ورک‌های پایتون در بین برنامه‌ نویسان است که باعث کاهش خطوط کد‌نویسی می‌شود. این فریم ورک به مانند چسبی قوی برای چسباندن کد‌های گوناگون از کتابخانه‌ های مختلف عمل می‌کند. پس باعث کاهش زمان لازم برای کدنویسی می‌شود.

جنگو (Jango):

فریم ورک جنگو ابزار‌هایی مانند uri و Authentication Routing دارد که به درد توسعه‌ دهندگان وب می‌خورد. جنگو ششمین فریم ورک محبوب دنیا است که سایت‌های معتبری مانند ناسا و اینستاگرام از آن استفاده می‌کنند.

توربو گیرز (TurboGears):

توربو گیرز فریم ورکی قوی است که برای ویرایش سریع کد‌ها ایجاد شد. منشا اصلی پیدایش این فرم ورک، تجربیات مربوط به دیگر فریم ورک‌ ها مانند جنگو و غیره بود.

پیرامید:

پیرامید یک فریم ورک مناسب برای علاقمندان به کدنویس‌ های استارتاپی است. دلیل محبوبیت این فریم ورک، ساختار شخصی‌ سازی آن است. فریم ورک پیرامید در اصل نسخه ارتقا یافته از جنگو و فریم ورکی به نام Pylons است.

دلیل نامگذاری این فریم ورک هم، آماده‌پذیری زیاد آن برای تجربه‌ های بزرگ و صیقلی خوردن سطح کاربردی‌ اش است.

جاپرونتو (JAORONTO):

برای اجرای حجم زیادی از کد‌های برنامه‌ نویسی پایتون، به فریم ورک جاپرونتو نیاز خواهید داشت. این فریم ورک در کمتر از یک دقیقه، قابلیت اجرای میلیون‌ ها کد دستوری را دارد.

معایب زبان برنامه‌ نویسی پایتون چیست؟

۱- اشغال حجم زیاد از معایب پایتون

یکی از مشکلات اساسی که زبان پایتون دارد، مربوط به فضایی است که اشغال می‌کند. چون حتی با وجود ویژگی garbage که باعث حذف کد‌های بلااستفاده می‌شود، کد‌های این زبان در قیاس با زبان‌های c++ و c حافظه بیشتری را اشغال می‌کنند.

موضوعی که می‌تواند برای کدنویس‌ هایی که قصد توسعه یک بازی سنگین را دارند، تبدیل به یک مشکل شود.

۲ – مناسب نبودن زبان پایتون برای موبایل

سیستم عامل‌ های اندروید و iOS، پایتون را به رسمیت نمی‌ شناسند! به همین دلیل برنامه‌ نویسان معتقدند که زبان پایتون برای اجرا شدن در محیط موبایل مناسب نیست و نمی‌تواند کارایی لازم را داشته باشد.

البته با صرف زمان بیشتر و اعمال تنظیمات، می‌توان از پایتون بر روی موبایل هم استفاده کرد و حتی فریم ورک KIVY بدین منظور طراحی شده است. اما این بستگی به برنامه‌نویس دارد که حاضر است سختی‌ های این کار را به جان بخرد یا نه؟

۳ – پایین بودن سرعت

برای برنامه‌ نویسان و کاربران تکنولوژی، سرعت عاملی مهم و تأثیرگذار است. اما پایتون یک زبان تفسیری است که کد‌ها را خط به خط ترجمه می‌ کند. پس سرعت پردازش آن نسبت به دیگر زبان‌ های برنامه‌نویسی کمتر است.

۴ – ضعف در ایرادیابی برنامه‌ها

اکثر زبان‌های برنامه‌ نویسی مانند متلب (Matlab)، ایراد‌های کدنویسی را در زمان نگارش به برنامه‌ نویسان گوشزد می‌کنند. ویژگی جذابی که پایتون نداشته و باعث می‌شود تا کدنویس در زمان اجرا متوجه ایرادات خود شود.

پس فرآیند شناسایی و رفع ایرادات در زبان پایتون طولانی است و این موضوع، کار برنامه‌ نویسان را سخت می‌کند. اما با وجود معایب پایتون شاید برای شما سوال است که کاربرد پایتون چیست؟ و برای چه مواردی مناسب است؟

کاربرد پایتون چیست؟

مهمتر از ویژگی‌ های یک زبان برنامه‌ نویسی، آشنایی با کاربرد‌های آن است. چون همین کاربرد‌ها به فرد کمک می‌کند تا زبان برنامه‌نویسی را متناسب با نیاز و هدف خود انتخاب کند. پس قبل از یادگیری پایتون، لازم است بدانیم که چه کار‌هایی را می‌توان با پایتون انجام داد؟ تعدادی از کاربرد‌های زبان python را در این بخش معرفی می‌کنیم:

۱ – ساخت اپلیکیشن یا طراحی و توسعه وب سایت با پایتون

پایتون ابزاری کاربردی برای برنامه‌نویسانی است که قصد طراحی و توسعه وب سایت را دارند. چون دو فریم ورک جنگو و فلسک در پایتون، ابزار‌های لازم برای انجام این کار را دارند.

این فریم ورک‌ها به مانند چوب جادویی برای طراحی وب سایت هستند. چون کار کردن با این ابزار‌ها راحت و ساده است و برنامه‌نویس در سریع‌ترین زمان ممکن، می‌تواند به نیاز مخاطبان خود پاسخ دهد. البته کتابخانه‌های موجود در پایتون هم، به تحقق این امر کمک می‌کنند.

۲ – علوم داده و محاسبات

اگر برای شما سوال است که مهمترین کاربرد پایتون چیست؟ باید به کتابخانه‌ های science-friendly این زبان برنامه‌ نویسی اشاره کنیم. این کتابخانه‌ها کارایی خوبی در محاسبات عددی و پژوهش‌ ها دارند. چون کتابخانه‌ های مربوط به تعدادی از شاخه‌ های علوم مانند محاسبات، روان شناسی، بیولوژی، آمار و علوم اعصاب در پایتون وجود دارد و می‌ توان از آن‌ها استفاده کرد.

۳ – استفاده از پایتون برای یادگیری ماشین

پایتون نقش بسزایی در گسترش یادگیری ماشین یا machine learning دارد. تکنولوژی جذابی که بیشتر در فیلم‌ های علمی تخیلی کاربرد دارد. فیلم‌هایی که کاراکتر آن‌ها ربات‌ هایی هستند که سعی در تسخیر جهان دارند. شاید بهتر باشد که برای توضیح یادگیری ماشین، مثالی ساده را بیاوریم.

تا چند سال قبل، نحوه عملکرد گوگل بسیار متفاوت‌ تر از شکل امروزی بود. یعنی اگر یک عبارت را در آن سرچ کرده و یا سؤالی را می‌پرسیدید، لیستی از مطالب بی‌ ربط را برای شما نمایش می‌داد.

اما امروزه از الگوریتم‌ های مختلفی برای درک منظور شما استفاده می‌کند. مثلاً اگر واژه پایتون را سرچ کنید، به جای آوردن تصاویر و اطلاعاتی درباره مار، محتوایی مرتبط با زبان برنامه‌ نویسی را در نتایج می‌آورد. این تنها نمونه‌ ای ساده از یادگیری ماشین بود. اما نقش ماشین لرنینگ در پایتون چیست؟

چون پایتون به برنامه‌ نویسان این اجازه را می‌دهد تا سایت‌های خود را متناسب با خواست مشتری شخصی‌ سازی کنند. یا اینکه اپلیکیشن‌ هایی برای تشخیص هویت و شناخت چهره بسازند. پس زبان پایتون، کاربرد مهمی در هوش مصنوعی و یادگیری ماشین دارد.

ادامه دارد…